Verbundprojekt: ForMikro-GoNext - Erforschung einer neuen Generation vertikaler Transistoren auf Basis innovativer Materialsysteme

Abstract

Das Verbundprojekt „Erforschung einer neuen Generation vertikaler Transistoren auf Basis innovativer Materialsysteme (GoNext)“ zielte auf die Prozessentwicklung von vertikalen Ga2O3 FinFET Bauelementen für Hochspannungsanwendungen ab. Dafür wurden am FBH einzelne Prozessmodule wie die Entwicklung des Finnenätzprozesses, die Realisierung der Gatetopologie oder die Schaffung einer geeigneten Kantenterminierung erarbeitet. Diese Module wurden anschließend in einem Gesamtprozess integriert um erste vertikale Ga2O3-basierte FinFET Bauelemente zu realisieren. Mit Hilfe der am FBH vorhandenen Messtechnik wurden diese Bauelemente umfangreichend elektrisch charakterisiert. Hier konnten bereits an Bauelementen der ersten Generation eine mittlere Durchbruchfestigkeit von 2,7 MV/cm erzielt werden. Die Bauelemente zeigten weiterhin selbstsperrende Eigenschaften mit Schwellspannungen von etwa 2 V und ein An/Aus-Stromverhältnis von >105. Zudem wurde die Bauelementstruktur in einer Simulationsumgebung implementiert um das Transistorverhalten näher zu untersuchen. Der Simulator konnte dabei durch Abgleich von Experiment und Simulation maßgeblich optimiert werden. Mit Hilfe der Ergebnisse von GoNext wurde der Grundstein für die Weiterentwicklung dieses Materials gelegt, so dass Ga2O3 nun auf die Ebene der angewandten Wissenschaft gehoben werden kann. Datei-Upload durch TIB The joint project “Erforschung einer neuen Generation vertikaler Transistoren auf Basis innovativer Materialsysteme (GoNext)” aimed at the process development of vertical Ga2O3 FinFET devices for high-voltage applications. For this purpose, individual process modules such as the development of the fin etching process, the realization of the gate topology or the creation of a suitable edge termination were developed at FBH. These modules were then integrated into an overall fabrication process in order to realize the first vertical Ga2O3-based FinFET device. With the help of the measurement technology available at FBH, these devices were extensively electrically characterized. An average breakdown strength of 2.7 MV/cm was already achieved on first-generation devices. Furthermore, the transistors exhibited normally-off properties with a threshold voltage of around 2 V and an on/off current ratio of >105. In addition, the device structure was implemented in a simulation environment in order to investigate the transistor behavior in more detail. The simulator was significantly optimized by comparing experiment and simulation. With the help of the results from GoNext, the foundation has been laid for the further developments of this material so that Ga2O3 can now be raised to the level of applied science.